Guide pratique de l’astronome amateur

18e édition

Pierre BourgeJean LacrouxnicoLas duPont-BLochÀ l’affût

des étoiles

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© Dunod, 2015 pour la nouvelle édition. 1re édition 1969.

5, rue Laromiguière, 75005 Pariswww.dunod.com

ISBN 978-2-10-072172-6

Photographie de couverture : © igorfp-Fotolia.com

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Avant-propos XIIntroduction XIII

Partie 1 À la découverte du ciel

1 Observation du ciel à l’œil nu 2Repérez les constellations 2Utilisez un planisphère tournant pour retrouver les constellations 2Les alignements, procédé commode d’identification 6En été, les alignements partent de la Grande Ourse 6En hiver, les alignements partent d’Orion 7Le Zodiaque, ceinture du ciel 9La Voie Lactée permet aussi de vous y reconnaître 10La voûte céleste semble tourner 11Comment évaluer des distances angulaires « sur le ciel » ? 11Exercez-vous à identifier les planètes 13Surveillez les étoiles variables 13Observez la lumière cendrée de la Lune 14

2 Observation du ciel avec des jumelles 15Jumelles de théâtre 15Jumelles à prismes 15Comment régler les jumelles ? 16Observations avec des jumelles 17

3 Découverte du ciel austral 19Que se passe-t-il « sur le ciel » quand on « descend » vers l’équateur terrestre ? 19Un miniciel austral 19Une célébrité : la Croix du Sud 19Comment se retrouver dans le ciel austral ? 20Les grandes vedettes 21Quelques jolis couples célestes 23Des variables à foison 24Amas et nébuleuses facilement accessibles 24Comment mettre rapidement en station une monture équatoriale dans l’hémisphère austral ? 25

4 Coordonnées astronomiques, quadrillage céleste 27La sphère céleste : une illusion commode 27Les coordonnées astronomiques : deux nombres repèrent un astre 27

Partie 2 Choisir un instrument

5 Qu’est-ce qu’un instrument astronomique ? 30Comment fonctionne un instrument astronomique ? 30De quoi se compose un objectif de lunette ? 31Comment calculer le pouvoir séparateur ? 32Possibilités théoriques des lunettes et télescopes 33

Table des matières

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Table des matières

IV

Clarté d’un instrument d’observation 33Qu’est-ce que l’ouverture relative ? 34Quelle est la puissance réelle d’un instrument ? 34Quelles sont les performances des instruments courants ? 34

6 Les lunettes 37Les lunettes achromatiques 37Les lunettes apochromatiques 38

7 Les télescopes 39Les télescopes Newton 39Les télescopes Maksutov-Cassegrain 41Les télescopes azimutaux Dobson 42Les télescopes Cassegrain et leurs dérivés 43Les télescopes Schmidt-Cassegrain 43

8 Les montures 46La monture la plus simple 46La monture la plus courante 47La monture la plus évolutive 47La monture la plus compacte 50

9 Les oculaires et les accessoires indispensables 52Divers types d’oculaires 52Utilisez une gamme d’oculaires 54Déterminez le champ de chaque oculaire 55Qu’est-ce que l’anneau oculaire ou « pupille de sortie » ? 55Coulants d’oculaires et adaptateurs 56Le renvoi coudé 57La lentille de Barlow 57Le chercheur classique 57Le pointeur lumineux 58Le pare-buée 59Autres accessoires utiles 59

10 Ce qu’il faut savoir avant d’acheter un instrument 60Quel type d’instrument faut-il choisir pour un jeune débutant ? 60Quelques types d’instruments du commerce et leurs applications 61Pour observer depuis une fenêtre 65Pour observer depuis un balcon 66Pour observer depuis un jardin ou une terrasse 67Méfiez-vous des instruments d’occasion 68

Partie 3 Observer le ciel

11 Quelques conseils pratiques 70Comment observer le ciel profond 70Comment pointer un astre sans chercheur 70Soigner la mise au point de l’oculaire 71Ne pas abuser des oculaires forts ni des Barlow 71Le rôle important de l’atmosphère 71Comment choisir un site d’après la turbulence 72Lutter contre l’humidité 73S’adapter au mouvement diurne 73

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Table des matières

V

Installez-vous confortablement 74Quelles sont les meilleures nuits pour observer et photographier ? 74Une monture stable est indispensable 74Coupoles et abris astronomiques 75

12 Apprenez à contrôler et à régler votre instrument 78Sachez tester votre instrument 78Essayez votre lunette et contrôlez le montage de l’objectif 79Apprenez à régler votre objectif au moyen d’une « étoile artificielle » 82Contrôlez vos oculaires 82Comment nettoyer l’objectif d’une lunette et ses oculaires ? 82Comment nettoyer un miroir de télescope 83Entraînez-vous à suivre un astre 83Contrôlez le trépied et la monture de votre instrument 84Le réglage du chercheur pour l’observation 84Le réglage du chercheur pour une webcam 84La collimation d’un télescope Newton 85La collimation d’un télescope Schmidt-Cassegrain 90

13 Comment mettre en station un instrument ? 91Qu’est-ce qu’une monture équatoriale ? 91Installation de la monture 92Installation d’une monture équatoriale sans viseur polaire 93Mise en station rapide et approchée d’une monture équatoriale à viseur polaire 94Mise en station avec la méthode de Bigourdan simplifiée 94Comment trouver un objet invisible dont on connaît les coordonnées ? 99Initialisation et pilotage d’un instrument GOTO 100

14 Comment dessiner les objets célestes ? 102Préparation du travail 102Le travail à l’oculaire 104Achèvement du travail 107

Partie 4 La Lune, le Soleil et les éclipses

15 La Lune : carte d’identité astronomique 112Origine 112Dimensions, masse et pesanteur 112Forme 112Température 112Mouvements 112Aspect 114Distance 115La Terre et la Lune, planète double 115La Lune, triomphe de la mécanique céleste 115Signe particulier : astre mort au relief bouleversé 115

16 La Lune au jour le jour 119L’observation de la Lune est accessible à tous les instruments 119Rayonnements 119Rainures 119Cirques 119

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Table des matières

VI

Régions lunaires à surveiller 120Phénomènes lunaires transitoires 121Observez les occultations 121Sur la Lune, les jours se suivent et ne se ressemblent pas 122

17 Le Soleil : carte d’identité astronomique 129Fiche d’identité astronomique 129Quelle est la structure du Soleil ? 130Les différentes enveloppes solaires 131Photosphère et taches 132La granulation 133La couche renversante 134La chromosphère 134

18 Comment observer le Soleil ? 137Observation à l’œil nu 137Quel diamètre doit présenter une tache solaire pour être perceptible à l’œil nu ? 137Observation avec une lunette ou un télescope 138Observation avec des jumelles 140Comment améliorer l’image solaire observée dans une lunette achromatique ? 140Observation par projection Évaluation de la dimension des taches et de l’étendue des groupes 141Comment améliorer les observations solaires par projection ? 142Observation de la rotation du Soleil 142Un dispositif pour améliorer le rendement des écrans gradués 144Observation directe en utilisant un hélioscope d’Herschel 145Observation avec un solarscope 146Observation en hydrogène alpha et en calcium ionisé 146Qu’est-ce que le nombre de Wolf-Wolfer ? 148

19 Les éclipses, phénomènes à grand spectacle 149Conditions de possibilité d’une éclipse de Soleil 149Mécanisme d’une éclipse de Soleil 150Mécanisme d’une éclipse annulaire de Soleil 150Observation des éclipses partielles de Soleil 151Observation des éclipses totales 152Observation des éclipses de Lune 152Comment photographier une éclipse par images successives « en chapelet » ? 154Taille de la Lune en fonction de la focale 157Éclipses totales de Soleil 158

Partie 5 Les planètes et les petits corps

20 Coup d’œil sur le Système solaire 162Une miniature du Système solaire 162Le Système solaire revisité 164

21 Règles du jeu planétaire : les lois de Kepler 170Première loi (1609) 170Deuxième loi (1609), dite loi des aires 170Troisième loi (1619) 171Un exemple : calcul de la distance de Jupiter au Soleil 171Quelques autres applications 172

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Table des matières

VII

22 La loi de Newton et la gravitation 173Formules traduisant la loi de la gravitation 173Un exemple : calcul de la masse de Jupiter 174

23 Les planètes rapprochées : Mercure, Vénus, Mars 175Mercure 175Vénus 177Mars 179

24 Jupiter, la planète des amateurs 182La planète 182Les satellites 184Phénomènes des satellites de Jupiter 186Ce qu’on voit sur Jupiter 187

25 Saturne et les planètes lointaines 188Des anneaux à géométrie variable 190Comment voit-on Saturne dans les instruments d’amateur ? 190

26 Devenez chasseur de comètes 192Quelle sera votre méthode de recherche ? 192

27 Observez les étoiles filantes, bolides et satellites artificiels 195Poussières cosmiques 195Notez les dates des essaims remarquables 196Comment récolter les micrométéorites ? 199Et si vous avez la chance de voir un bolide… 201La chasse aux météores… en dormant ! 201Comètes, astéroïdes et météorites 202La chasse aux satellites artificiels 202Comment photographier satellites artificiels et étoiles filantes ? 203

Partie 6 Le ciel profond

28 Les étoiles, soleils de l’espace 206Faux disques stellaires 206Pourquoi les étoiles brillent-elles ? 206Qu’est-ce que la magnitude d’un astre ? 207Combien peut-on voir d’étoiles à l’œil nu ? 207Quelles cartes célestes pouvez-vous utiliser ? 208Désignation des étoiles à l’aide de l’alphabet grec 208Observation des étoiles et des champs stellaires 208Comment mesure-t-on la distance des étoiles ? 209Mouvements propres des étoiles 209Mouvement propre du Soleil 210Qu’est-ce que l’Apex ? 210Les spectres stellaires 210Éléments numériques de quelques objets stellaires 211Éléments numériques de quelques objets non stellaires 211Masses stellaires 212Classification selon la température des spectres 212

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Table des matières

VIII

Diamètre des étoiles 212Quand les étoiles s’effondrent… 214Trois scénarios pour la mort d’une étoile 214

29 Admirez les couples célestes 216Qu’est-ce qu’une étoile double ? 216Comment observer les étoiles doubles ? 220Petites astuces instrumentales 221

30 Surveillez les étoiles variables 223Qu’est-ce qu’une étoile variable ? 223Comment classe-t-on les étoiles variables ? 223Les binaires à éclipses sont de fausses variables 225Comment observer les étoiles variables ? 225Il faut travailler en équipe 227Étoiles variables facilement accessibles et dont l’observation est utile 227Étoiles variables faciles à observer 228Étoiles carbonées 229

31 Observez les nébuleuses et amas stellaires 231

32 Qu’est-ce que la Galaxie ? 240Notre Univers stellaire 240Dimensions de notre Galaxie 240Rotation de la Galaxie 241Amas ouverts 242Nébuleuses diffuses et matière interstellaire 242Amas globulaires 242Qu’y a-t-il au cœur de notre Galaxie ? 242Pulsars 243

33 Que savons-nous des autres galaxies ? 244Structure des galaxies 244Répartition et distances 244Amas de galaxies 244L’expansion de l’Univers 245La radioastronomie 245Quasars 245Les galaxies en quelques nombres 247

34 Observez les galaxies 248

Partie 7 La photographie astronomique

35 Initiation à la photographie astronomique 254Tous les appareils photographiques sont utilisables 254Exercez-vous d’abord sur des thèmes simples 254Précautions utiles et « ficelles de métier » 256Comment photographier certains « objets faciles » avec un appareil courant ? 256Comment photographier une constellation sans traînées d’étoiles ? 260Des intrus sur vos clichés... 262Les téléobjectifs en astrophotographie 262Comment photographier la Voie Lactée ? 263

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Table des matières

IX

Le champ photographique 265Amas d’étoiles, nébuleuses diffuses et galaxies 266

36 Photographier le Système solaire 269La photographie par projection 269La photographie par amplification afocale 271Blocage et dureté du porte-oculaire 273Télescope ou lunette pour la photo planétaire ? 273L’échantillonnage 274Comment déterminer l’échantillonnage optimal ? 275Le champ photographique d’une caméra planétaire 276Comment préparer une séance de prises de vues 276Les étapes de la photographie en couleur 278La prise de vues en couleur 278L’empilement des images 279Le traitement de l’image 279La réfraction atmosphérique 280L’utilisation optimale d’une lunette achromatique 280Les étapes de la photographie trichromique 281Photographier la Lune 283Photographier Vénus 287Photographier Mars 289Photographier Jupiter 292Photographier Saturne 296Photographier les autres planètes 298Photographier les comètes 300Photographier les astéroïdes 300La détection des exoplanètes 301

37 Photographier le Soleil 303Les appareils numériques compacts 303Les appareils reflex et hybrides 304Les caméras astronomiques planétaires 304Les caméras astronomiques grand champ 305Photographie solaire en lumière blanche à filtre large bande 306La photographie en lumière blanche avec un hélioscope d’Herschel 306La photographie en H-alpha 306Dynamique admissible 306Les fenêtres calcium-potassium et radio 308

38 Photographier le ciel profond 309Comment photographier au foyer 309Les capteurs numériques 310Appareils photographiques numériques (APN) reflex 311Les caméras CMOS 313Les caméras vidéo à empilement 314Les caméras CCD 314L’échantillonnage et le champ 315Amélioration des images (darks, flats, offsets) 317La prise de vue 319Les étapes de la photo du ciel profond 319

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Table des matières

X

Suivi et autoguidage 321Les filtres pour le ciel profond 322Comment photographier les étoiles doubles ? 323Résumé des solutions photographiques 325La photographie du ciel profond avec une lunette achromatique 326Deux exemples de traitement 327

Partie 8 Pour aller plus loin

39 Coup d’œil vers la spectroscopie 330Comment construire un petit spectroscope pour faire de la spectrographie ? 330Construction 330La fente réglable 331Lentille, réseau et prisme 331Spectrographie 332

40 Comment devenir astronome professionnel ? 335

41 L’Astronomie, clé d’un savoir universel 336

42 L’Homme et la Terre à l’échelle de l’Univers 339

43 Quelques adresses, sites web et ouvrages 344Logiciels amateurs gratuits 344Dessin astronomique 345Astronomie générale, fédérations, éphémérides 345Construction amateur 346Revues et librairies spécialisées 346Quelques adresses utiles 347

44 Améliorer son instrument 348Construire une lunette simplifiée 348Monter un réticule sur le diaphragme d’un oculaire 348Fixer un pied colonne 350Un porte-oculaire à bras de levier pour la photographie 350Un radio-télescope solaire pour 30 euros 351Construire un trépied stable 352Construire un petit équatorial photographique pliant 354Construire une table équatoriale de J.-M. Becker 356Repères fixes pour monture équatoriale 357Construire une boîte à flats 357Formule générale de l’échantillonnage optimal 358

Glossaire 360

Index 368

Retrouvez des ressources numériques sur le site dunod.com

Des versions plein format de photos présentes dans cette édition Des fichiers pour vous entraîner au traitement d’image :

– le cratère Platon– le cratère Walther– Jupiter en trichromie– la galaxie du Feu d’artifice

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Avant-propos

Pierre Bourge a fondé, entre autres, l’Association Française d’Astronomie, plusieurs revues dont Ciel & Espace puis Astro-ciel, et l’observatoire d’Aniane avec Jean Fulcrand. Il a réalisé de nombreux équipements astronomiques novateurs et outils pédagogiques (Géorama), et photographié des éclipses depuis de nombreux pays. Lauréat de la Société Astronomique de France, chevalier puis officier de l’ordre des Palmes académiques, médaille d’or du ministère de la Jeunesse et des Sports, il a écrit plus de quinze ouvrages de vulgarisation sur la météorologie, l’environnement, l’épistémologie et l’astronomie.

Jean Lacroux, professeur de mathématiques, auteur et journaliste scienti-fique, musicien en quatuor et décoré de la Médaille militaire, a fréquenté les grands noms de la vulgarisation en astronomie (B. Lyot, A. Danjon, l’abbé Moreux, Mme Flammarion, L. Rudaux, A. Couder...). Il a écrit plus de 100 articles et 11 ouvrages de vulgarisation en astronautique et astronomie, dont deux en anglais. Il a collaboré 35 ans avec Pierre Bourge.

Ces deux auteurs prolifiques, traduits en trois langues, se sont éteints en 2013. Toutefois, cette 18e édition est aussi la troisième réalisée avec Nicolas Dupont-Bloch ; elle résulte de huit années de travail en commun et reste donc fidèle à l’esprit des éditions précédentes.

Nous remercions Fabrice Bourge, Stéphane Bourge et Chantal Lacroux Gonnin de nous avoir permis de réaliser cette nouvelle édition.

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Introduction

Avez-vous déjà observé la Lune ou Saturne dans un télescope ? Oui, peut-être… Alors vous avez dû recevoir le « choc astronomique » et vous désirez découvrir d’autres mondes.

Depuis une quarantaine d’années, l’astronomie est entrée dans une ère nouvelle et le public a eu accès « en direct » à un univers merveilleux et incompréhensible. L’astronomie-loisirs est devenue un hobby qui rassemble aujourd’hui 300 000 participants aux Nuits des Étoiles. Pour eux, le ciel est surtout un spectacle et, chaque nuit claire, des milliers d’entre eux observent les astres pour leur seul plaisir. Mais comment s’y prendre ? Quels astres observer ? Où et quand ? Avec quel matériel et selon quelles techniques ?

Ce manuel est tout à la fois une introduction à l’astronomie et une ini-tiation à la pratique instrumentale. Il indique des recettes pratiques pour optimiser votre télescope et faciliter vos débuts d’astrophotographe.

C’est aussi une mine de conseils, de documents et de renseignements divers, références bibliographiques, adresses utiles, données numériques et suggestions de thèmes d’activités.

Ce manuel se veut essentiellement pratique : les problèmes de réglage, de mise en station, de construction d’accessoires, y sont résolus par des schémas très « parlants ». Plusieurs techniques de prise de vues simplifiées sont expo-sées brièvement. Il s’agit donc surtout d’un outil de travail destiné à apla-nir certaines difficultés de réalisation, non pour éviter tout effort personnel, mais au contraire pour stimuler le débutant en augmentant son efficacité.

Depuis 1969, dix-sept éditions successives du présent manuel n’en ont pas épuisé le succès. Une réactualisation s’imposait et son texte actuel tient compte des nouvelles techniques numériques et matériels apparus sur le marché depuis trois ans.

Mais pourquoi donc « faire de l’astronomie » ? La science du ciel ne serait-elle qu’un passionnant loisir scientifique ou une originale activité de vacances ? Elle est plus et mieux que cela : moyen captivant d’exploration de l’Univers, l’astronomie est aussi un enrichissement de la culture totale que « l’homme du troisième millénaire » ne pourra plus ignorer.

Puissions-nous permettre ainsi aux fervents du ciel de se servir d’un ins-trument qu’ils auront appris à mieux connaître en passant d’inoubliables soirées à découvrir les splendeurs du firmament. Et quand ces reporters du ciel auront le feu sacré, peut-être se sentiront-ils une vocation d’astro-nomes amateurs ?…En attendant, l’aventure est au bout de chaque télescope.

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Observation du ciel à l’œil nu ................... 2Observation du ciel avec des jumelles....... 15Découverte du ciel austral ....................... 19Coordonnées astronomiques, quadrillage céleste ................................... 27

À la découverte du ciel

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1 Observation du ciel à l’œil nu

Débuter en astronomie, c’est d’abord reconnaître quelques constella-tions formant divers assemblages plus ou moins géométriques comme la « casserole » de la Grande Ourse ; c’est savoir retrouver les étoiles les plus brillantes comme Sirius ou Véga. Quand les constellations vous seront familières, vous discernerez sans peine les cinq planètes visibles à l’œil nu qui se déplacent devant elles et suivrez leur lent déplacement (sensible seulement après plusieurs jours ou plusieurs semaines). Vous saurez également différencier au premier coup d’œil les avions, hélicop-tères et satellites artificiels, les étoiles filantes et les bolides afin de ne pas leur attribuer une origine extraterrestre non identifiée…

Repérez les constellationsProcurez-vous une carte céleste tournante, et essayez la méthode des alignements.

Orientez-vous et partez de la Grande Ourse en été et d’Orion en hiver. Recherchez, vers le Sud, l’arc formé par les cinq ou six constella-tions zodiacales simultanément visibles : c’est là que se déplacent toutes les planètes.

Rappelez-vous qu’à l’œil nu, vous pouvez apercevoir les étoiles jusqu’à la 6e magnitude1. Pratiquement, à travers la pollution lumi-neuse d’une grande ville, on n’atteint même pas la 4e magnitude. Les yeux les plus perçants, dans la nuit la plus sombre et lorsque le ciel est pur, ne peuvent distinguer à la fois que 2 500 étoiles. Mais comment s’y reconnaître dans ce fourmillement stellaire ?..

Utilisez un planisphère tournant pour retrouver les constellationsNous supposons que vous possédez la carte céleste tournante simplifiée établie par Pierre Bourge.

Cette carte tournante représente l’aspect du ciel à chaque heure de chaque nuit de l’année. Elle a la forme d’un disque partiellement masqué par un cache pivotant, à ouverture elliptique. Les bords de ce voyant représentent votre horizon (à la latitude de 45° environ).

1. Voir comment on définit les magnitudes page 207.

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Observation du ciel à l’œil nu

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Aspect du ciel en janvier, février et mars

Cette carte presque circulaire délimite un horizon correspondant à la latitude de 45° et donne une image du ciel visible : le 15 jan-vier à 22 heures ; le 15 février à 20 heures et le 1er mars à 19 heures, temps universel. Retardez une heure à votre montre pendant l’heure d’hiver.

Aspect du ciel en avril, mai

20 avril à 22 heures et 20 mai à 20 heures, temps universel ; retardez 2 heures à votre montre pendant l’heure d’été.

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À la découverte du ciel

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Aspect du ciel en juillet et août

20 juillet à 22 heures et 20 août à 20 heures, temps universel. Retardez 2 heures à votre montre pendant l’heure d’été.

Aspect du ciel de septembre à novembre

30 septembre à 23 h 30 ; 30 octobre à 21 h 30 ; 30 novembre à 19 h 30, temps univer-sel. Retardez une heure à votre montre pendant l’heure d’hiver.

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Observation du ciel à l’œil nu

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Placez d’abord, face au trait correspondant à l’heure de l’observation, le nom du mois et le quantième du jour. Examinez la partie Nord de la voûte céleste en vous plaçant face à l’Étoile polaire. Tenant le planis-phère devant vous, comparez la partie du ciel comprise entre l’horizon Nord et le Zénith à celle de la carte, comprise également entre l’horizon Nord et le Zénith (centre de l’ellipse).

La partie Sud sera pareillement examinée. Placez-vous face au Sud, en tenant le planisphère renversé par rapport à la position précédente, de telle sorte que l’horizon Sud se lise entre l’Est à gauche et l’Ouest à droite. Procédez de même en vous tournant vers l’Ouest puis vers l’Est.

Après quelques soirées d’entraînement, vous lirez sur la voûte céleste comme sur une mappemonde terrestre.

Carte céleste tournante montrant l’aspect du ciel, visible en France, pour chaque heure de toutes les nuits de l’année.

Observez aussi le ciel du matin, avant l’aurore, pour découvrir les étoiles et constellations que vous ne pouvez pas apercevoir le soir à une date donnée, à moins d’attendre six mois pour les revoir… le soir !

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À la découverte du ciel

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Les alignements, procédé commode d’identificationLa méthode des alignements consiste à rattacher les étoiles les unes aux autres par des lignes conventionnelles. Il suffit que ces alignements soient approchés… Étudiez-les d’abord sur une grande carte et réta-blissez-les sur la voûte céleste. Cherchez des quadrilatères, formez des triangles avec les principales étoiles, repérez des courbes aboutissant à un astre exceptionnellement brillant. Vous choisirez d’abord, comme repère principal, une « constellation facile » comme Orion en hiver ou la Grande Ourse en été.

En été, les alignements partent de la Grande OurseTout le monde connaît la Grande Ourse, visible en toute saison, mais diversement orientée autour du pôle Nord. Les Chinois l’appellent, assez justement d’ailleurs, la Casserole.

La ligne bêta-alpha, prolongée de bêta vers alpha de cinq fois sa longueur, rencontre l’Étoile polaire qui permet l’orientation nocturne. Notez que la distance angulaire de cette étoile au pôle céleste est à peine inférieure à un degré : la Polaire tourne donc, elle aussi…

La Petite Ourse est une constellation ressemblant à la Grande Ourse, mais plus petite, moins brillante et orientée à l’envers.

La ligne joignant delta de la Grande Ourse à la Polaire, prolon-gée d’une longueur à peu près égale, passe près de l’étoile alpha de Cassiopée dont les cinq étoiles brillantes forment un W assez ouvert (ou un M à d’autres heures).

Si vous prolongez la queue de la Petite Ourse (delta-alpha) de deux fois la longueur de la Grande Ourse, vous trouverez Capella (ou la Chèvre), une des étoiles les plus lumineuses du ciel boréal. Capella appartient au Cocher dont les cinq étoiles principales dessinent un pentagone assez régulier.

Entre Cassiopée et Capella se trouve Persée dont l’étoile bêta est la variable Algol.

Prolongez la ligne qui vous a servi à trouver la Polaire en partant de la Grande Ourse et vous découvrirez un grand quadrilatère appelé « Carré de Pégase » dont la diagonale se continue par Andromède vers alpha de Persée.

L’ensemble des sept étoiles principales des constellations Pégase - Andromède - Alpha Persée, forme une figure symétrique à la Grande Ourse par rapport au pôle, mais beaucoup plus étendue.

Revenez à la Grande Ourse et prolongez l’arc dessiné par la queue, d’une longueur à peu près égale à la constellation, vous rencontrerez Arcturus, étoile de première magnitude appartenant au Bouvier. Au-delà du Bouvier, vous apercevrez des astres rapprochés, rangés en demi-cercle et formant la Couronne boréale.

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Observation du ciel à l’œil nu

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À peu près symétrique du Cocher par rapport à la Polaire, se trouve Véga de la Lyre, de première magnitude, reconnaissable à un petit pa-rallélogramme situé tout près d’elle.

Revenez encore à la Grande Ourse… La ligne gamma-delta pro-longée au-delà de delta traverse le Cygne, grande croix un peu tordue se projetant sur la Voie lactée. Plus loin, vous découvrirez Altaïr (de l’Aigle), entre deux étoiles moins brillantes.

En hiver, les alignements partent d’OrionIl est très commode de se repérer en hiver à partir de la belle constel-lation d’Orion qui trône au Sud à 22 heures en janvier, tandis que Capella brille au zénith. Orion est donc symétrique de la Polaire par

La constellation de la Grande Ourse contient 7 étoiles brillantes qui restent constamment visibles au-dessus de l’horizon de la France métropolitaine. De ce fait, la Grande Ourse, associée à la Polaire, peut servir à imaginer quelques alignements permettant de trouver aisément certaines constellations et étoiles de première magnitude. Le cercle en traits inter-rompus délimite les étoiles circumpolaires qui sont constamment visibles au-dessus de l’horizon de Paris.

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À la découverte du ciel

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rapport à Capella. C’est une constellation magnifique dont les étoiles principales dessinent un grand trapèze. En haut, Bételgeuse (alpha) et Bellatrix (gamma) ; en bas à droite, Rigel (bêta).À l’intérieur de ce quadrilatère, trois étoiles alignées forment le Baudrier

d’Orion. Prolongez le Baudrier vers le Sud, vous trouverez Sirius (alpha du Grand Chien), la plus brillante étoile du ciel. En le prolongeant symétriquement vers le Nord, vous découvrirez Aldébaran, « l’œil rouge » du Taureau, l’étoile-étalon de première magnitude. Au-delà vous apercevrez les Hyades, groupe de cinq étoiles formant un V incliné avec Aldébaran, et les Pléiades, amas de sept petits astres entourant Alcyone, que chantait déjà Virgile…

Le ciel austral (île de la Réunion, Madagascar,

Îles de la Société, Nouvelle Calédonie,

etc.). Le grand Y est le principal jalon du ciel

austral. Les extrémités de ses branches sont Diphda de la Baleine,

Fomalhaut du Poisson Austral. Le centre est α (alpha) Phénix. Le pied

est Achernar, étoile bleu-tée. Fomalhaut, Achernar

et Canopus forment un alignement remar-quable de trois étoiles

de première magnitude. Aucune étoile ne permet

de reconnaître directe-ment le pôle sud céleste.

Il forme un triangle isocèle avec γ α de la Croix du Sud et Rigil.

Remarquer aussi l’angle droit formé par α et le

pôle Sud avec Canopus.

En été, cherchez le Scorpion qui passe au méridien en juillet vers 22 heures, assez bas sur l’horizon. Vous remarquerez Antarès qui étincelle comme un charbon ardent, aligné

avec l’Epi et Régulus. Le Scorpion semble déployer un magnifique éventail… En hiver,

partez d’Aldébaran du Taureau, que nous connaissons déjà, pour retrouver les constel-

lations zodiacales voisines.

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Observation du ciel à l’œil nu

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La ligne Bellatrix — Bételgeuse rencontre Procyon (du Petit Chien), tandis que la ligne Rigel — Bételgeuse dé-signe Castor et Pollux (des Gémeaux).

Ne quittez pas Orion sans chercher une traînée lumi-neuse (l’Épée) au-dessous du Baudrier. Cette tache blan-châtre contient trois étoiles visibles dont l’une, Théta, est comme le centre de la plus belle nébuleuse du ciel.

Le Zodiaque, ceinture du cielD’autres constellations importantes à connaître sont celles du Zodiaque, bande parcourue par le Soleil et les planètes dans le cours de l’année. C’est donc dans cette zone circulaire (dont l’écliptique occupe le milieu) que vous chercherez les planètes. Les noms des douze constellations zodiacales sont contenus dans deux vers latins célèbres, dont voici la traduction :

« Ce sont : Bélier, Taureau, Gémeaux, Cancer, Lion, Vierge, Balance, Scorpion, Sagittaire, Capricorne, Verseau, Poissons. »

Théoriquement, le Soleil devrait parcourir chacune de ces constella-tions en un mois, mais il s’en faut de beaucoup qu’elles aient chacune 30 degrés (soit 360°/12).

Pour trouver le Lion, prolongez en sens inverse l’alignement qui vous avait servi à chercher la Polaire. Cette ligne imaginaire traverse le grand trapèze du Lion, avec Dénébola à gauche et Régulus à droite.

Les quatre « Belles d’hi-ver » : Sirius, Bételgeuse, Aldébaran, Rigel. Le 1er janvier à 0 heure, le 15 janvier à 23 heures ou le 15 février à 21 heures (heure légale).

Les nuits du milieu de l’hiver sont les plus favorables pour étudier la région comprise entre le Taureau et le Bouvier. Vous découvrirez à la fois une dizaine d’étoiles de première magnitude : Sirius, Rigel, Bételgeuse, Aldébaran, Capella, Pollux, Procyon, Régulus, l’Epi de la Vierge et Arcturus.

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La diagonale alpha-gamma de la Grande Ourse vous permettra de trouver la Vierge avec l’Epi (alpha). Arcturus, Dénébola et l’Epi for-ment un triangle équilatéral.

La Voie Lactée permet aussi de vous y reconnaîtreDans le Cygne, elle se divise en deux branches parallèles dont l’une traverse l’Aigle (où brille Altaïr). Au-delà du Cygne, la branche simple traverse Céphée, Cassiopée, Persée, le Cocher, les Gémeaux, la Licorne et passe près de Sirius du Grand Chien.

Arrêtons ici cette nomenclature ; une bonne carte du ciel vous fera mieux comprendre encore tout cela. Après une semaine d’observations, vous serez étonné d’être familiarisé avec les principaux aspects de la voûte céleste.

Sur chaque carte figure la moitié de la bande

zodiacale, visible au-des-sus de l’horizon Sud, où

circulent les planètes.

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Observation du ciel à l’œil nu

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Très rapidement, vous voudrez progresser en ayant recours à des ju-melles. Utilisez alors une carte du ciel plus détaillée. Les deux grandes cartes du ciel boréal et austral (associées au « Miniciel ») vous permet-tront de repérer tel ou tel objet céleste intéressant mais difficilement perceptible à l’œil nu, groupements et amas d’étoiles, nébuleuses, etc. Enfin, si vous disposez d’un instrument astronomique, aussi modeste soit-il, ces grandes cartes vous aideront à repérer des curiosités célestes absolument invisibles à l’œil nu.

La voûte céleste semble tournerD’heure en heure, les aspects célestes changent d’orientation par rap-port à l’horizon et au méridien du lieu. Ces changements sont dus aux deux principaux mouvements de la Terre : rotation sur elle-même en 24 heures et translation annuelle autour du Soleil.

Ainsi, par suite de la rotation de la Terre, chaque jour, la Grande Ourse semble occuper successivement, à 6 heures d’intervalle, les posi-tions A, B, C et D, de la figure page suivante. A correspond à la posi-tion de la Grande Ourse le 15 novembre à 21 heures.

Par ailleurs, à cause du mouvement annuel de la Terre autour du Soleil, la Grande Ourse semble faire un tour complet en une année en occupant successivement, à 3 mois d’intervalle, à la même heure, les positions A, B, C et D.

Comment évaluer des distances angulaires « sur le ciel » ?La plus petite distance angulaire qu’un œil normal peut percevoir est d’une minute d’arc environ : elle représente la longueur d’un cen-timètre placé à 34 mètres (une minute d’arc vaut 1/60e de degré).

Positions successives de la Grande Ourse autour de l’Étoile polaire.A : le 15 novembre à 21 heures.B : le 15 février à 21 heures.C : le 15 mai à 21 heures.D : le 15 août à 21 heures.

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À la découverte du ciel

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La Pleine Lune mesure à peu près 30 minutes d’arc de diamètre appa-rent (ou 1/2 degré), et son disque pourrait être caché par l’extrémité de votre auriculaire quand vous tendez le bras…

25°

15°Alcor

Mizar10°

5°

1/2°

Soleil

Lune

Pléiades

Altaïr

2°

1°

ηζ

εδ

γβ

α

γ

Quelques exemples sur le ciel : Diamètre de l’amas des Pléiades : 1 degré ; Distance Altaïr — gamma de l’Aigle : 2 degrés ; Dans la Grande Ourse, distance entre alpha et bêta : 5 degrés ; distance entre epsilon et alpha : 15 degrés ; distance entre êta et alpha : 25 degrés ; distance entre Mizar et Alcor : 11 minutes d’arc.

10° 15° 20°

Ouvrez la main en écartant les doigts et tendez le bras : l’écart angulaire entre l’extrémité du pouce et celle de l’auriculaire mesure environ 20 degrés. Avec la main fer-mée : 10 degrés.

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Observation du ciel à l’œil nu

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Exercez-vous à identifi er les planètesAprès avoir reconnu les principales constellations, vous re-chercherez, quand c’est possible, les planètes Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne qui, naturellement, ne fi gurent pas sur les planisphères puisqu’elles se déplacent à travers les constellations de l’écliptique (Zodiaque). Rappelez-vous que Mercure et Vénus sont visibles un peu avant le lever ou après le coucher du Soleil (astres du matin ou du soir).

À l’œil nu, les planètes nous apparaissent comme des étoiles, sans diamètre appréciable. Leur scintillation est très faible ou nulle. Ce n’est que dans une lunette qu’elles perdent cet aspect ponctuel et se pré-sentent sous forme de disques.

Les trajectoires planétaires apparentes sont situées dans le Zodiaque et quand on sait reconnaître les principales constellations zodiacales, il est facile d’y retrouver les planètes. Les revues d’Astronomie indiquent dans quelles constellations elles se situent aux diff érentes époques de l’année. Si vous désirez plus de précisions, utilisez le Mini-planétaire de P. Bourge ou les revues d’astronomie qui publient des cartes écliptiques indiquant les trajectoires planétaires par rapport aux étoiles voisines. Des points de repère sur ces trajectoires précisent les positions de la planète considérée à certaines dates de l’année.

Les trajectoires planétaires apparentes ont la forme de dents de scie. Elles présentent des arcs dans le sens direct et d’autres (plus petits) dans le sens rétrograde. Les points où la planète change de sens sont appelés stations. Les dates en sont indiquées sur les cartes écliptiques.

Mars et Vénus se déplacent très vite parmi les constellations. Notez leurs positions par rapport à trois étoiles-repères et suivez leurs déplace-ments de jour en jour. Reportez les mouvements observés sur une carte céleste écliptique ou équatoriale.

Surveillez les étoiles variables Étudiez spécialement à cet égard Algol (bêta Persée), étoile « à éclipses » : son éclat reste de 2,3 pendant deux jours et demi ; il décroît lentement pendant 2 h 30, s’abaisse à 3,5 puis revient, également en 2 h 30, à sa valeur primitive. Une étoile obscure, satellite énorme, eff ectue sa révolution autour de l’étoile brillante et l’éclipse à chaque passage dans le rayon visuel.

Autres « variables » d’étude facile :Bêta de la Lyre, Delta Céphée, Êta de l’Aigle, Mira Ceti (Omicron

de la Baleine).Essayez de redécouvrir vous-même période et amplitude en compa-

rant systématiquement ces étoiles à des voisines dont l’éclat est constant.

Ne confondez pas Mars avec l’étoile Aldébaran (alpha du Taureau) ni Jupiter avec Sirius (alpha du Grand Chien).

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Observez la lumière cendrée de la LuneIl est aisé de se rendre compte à l’œil nu du déplacement quotidien de notre satellite et d’établir une relation entre chaque phase et l’écarte-ment angulaire Lune-Soleil.

Quelques jours après ou avant la Nouvelle Lune, vous distingue-rez faiblement la partie sombre de notre satellite, au-delà du croissant lumineux : c’est la lumière cendrée. Placez-vous de telle manière qu’un toit cache la partie brillante du disque et cette lumière secondaire vous paraîtra plus intense encore.

Réfléchissez qu’à cet instant il y aurait « Pleine Terre » pour un « Sélénite » (habitant de la Lune, dans les anciens romans de science-

fiction). Cette Pleine Terre est un disque énorme, treize fois plus étendu que notre Lune. La clarté que notre globe réfléchit vers la Lune peut alors atteindre 45 fois celle que la Pleine Lune nous envoie : c’est suffisant pour éclai-rer faiblement le paysage lunaire. La lumière cendrée vient donc indirectement du Soleil : elle est réfléchie une première fois par la Terre et une seconde fois par la Lune. C’est le reflet d’un reflet, le « clair de Terre » vu de la Lune !

On a tort de croire que la photographie céleste exige toujours un matériel spécial et coûteux. Les astres les plus brillants nous offrent souvent l’occasion de réaliser de beaux clichés que pour-raient envier les amateurs de photogra-phies insolites et de paysages. Ainsi, ce rapprochement de la planète Vénus avec le croissant lunaire présentant la lumière cendrée, observé dans les lueurs du crépuscule, a été pris avec un objectif de 55 mm à f/D = 5,6. La pose a été de 2 secondes. Image recadrée. Photo N. Dupont-Bloch.

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2Observation du ciel avec des jumelles

Rappelons qu’une lentille convexe est convergente tandis qu’une len-tille concave est divergente. Le champ est l’étendue du ciel aperçue d’un même coup d’œil à travers l’instrument.

Jumelles de théâtreElles sont construites comme la lunette de Galilée (1610) : un objectif convexe et un oculaire concave donnent une image redressée et lumi-neuse, mais de faible champ et d’un grossissement de 3 ou 4 fois.

Jumelles à prismesDes jumelles grossissant 8 à 12 fois seraient longues, encombrantes et difficiles à manier. Aussi a-t-on imaginé de « replier » le chemin optique à l’aide de prismes à réflexion totale intercalés entre objectif et oculaire.

Selon le diamètre de l’objectif, elles permettent d’apercevoir des étoiles de moins en moins brillantes. (Rappelons que les plus faibles étoiles visibles à l’œil nu sont de sixième magnitude). Pour un prix abordable, les jumelles 7 × 50, 8 × 60 ou 10 × 50 sont les plus intéres-santes en astronomie.

Jumelles à prismes

1. objectif2. premier prisme3. 2e prisme4. oculaire (il s’agit ici d’un oculaire de Erflé à grand champ)5. molette centrale de mise au point6. bague de réglage individuel des oculaires.

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Les jumelles étant tenues à la main, le tremblement involontaire des bras rend l’observation parfois très diffi cile. Cherchez un point d’appui contre une fenêtre ou sur la balustrade d’un balcon.

Pour les observations en plein air, prenez un trépied photographique complété d’un adaptateur pour jumelles, pinçant l’axe des jumelles et se vissant sur le « sabot » amovible à la place de l’appareil photo.

Certaines jumelles astronomiques sont équipées de renvois à 45°, ce qui vous évitera un torticolis, et d’oculaires interchangeables.

Voici un tableau résumant les éléments habituels des jumelles à prismes :

Diamètre (mm)

GrossissementChamp à 1 000 m

(m)Champ

(°)Magnitude

stellaire limite

30 8x 150 9 9

40 8x 165 10 9,7

50 7x (*) 130 8 10,2

10x 120 7 10,2

60 8x (*) 110 6,5 10,9

15x 80 5 10,9

80 11x 80 5 11,2

15x 75 4,5 11,2

22x 55 3 11,2

100 14x (*) 65 4 12

26x 35 2 12

Diamètre (mm)

GrossissementChamp à 1 000 m

(m)Champ

(°)Magnitude

stellaire limite

(*) par leur luminosité maximale, ce sont les jumelles les mieux adaptées aux observations astronomiques.

Dans la pratique, à cause de l’absorption due aux prismes, il faut retran-cher une magnitude à la magnitude indiquée.

Comment régler les jumelles ?Pour que la vision à travers des jumelles soit effi cace et confortable, il est indispensable que trois réglages soient eff ectués par chaque obser-vateur :

1. Fermez l’œil droit, ou mieux : obturez l’objectif de droite et tour-nez la molette centrale pour régler la vision avec l’œil gauche.

2. Fermez l’œil gauche, ou obturez l’objectif de gauche et tournez la bague-oculaire de droite afi n de régler la netteté pour l’œil droit.

3. Modifi ez l’écartement des deux lunettes composant les jumelles pour que les images observées se superposent exactement.

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